仿生視覺專家張曉林:仿生眼有望為高階自動駕駛和人形機器人發展帶來突破
更新于:2025-04-13 18:13:49

  上證報中國證券網訊 (記者 劉怡鶴)4月12日,《仿生眼:怎樣仿製大自然最精密聰慧的作品》新書報告會暨仿生視覺產業與投資研討會上,新書作者、上海大學仿生視覺與類腦智慧研究所所長張曉林接受記者採訪表示,仿生眼憑藉仿生視網膜設計、神經形態計算、多模態感知融合等技術創新,突破傳統機器視覺瓶頸,讓機器人在高速生產線、醫療手術等複雜場景可以實現穩定工作,降低人工干預需求,特別是未來有望為高階自動駕駛和人形機器人發展帶來突破。

  仿生眼技術即模仿生物視覺系統的人工智慧視覺感知技術,核心在於讓機器人具備接近甚至超越人類的環境感知能力。張曉林在機器人視覺、神經生理學和仿生學領域研究長達三十餘年,是仿生視覺控制系統原理發明人,曾任東京工業大學教授、中國科學院上海微系統與資訊技術研究所仿生視覺系統實驗室創室主任,其團隊在仿生雙眼技術領域擁有國際領先地位。

  張曉林說,目前在自動駕駛和人形機器人上搭載有雷射雷達、純視覺解決方案等。但這兩種方案均存在其瓶頸。鐳射雷達屬於主動光學感測器,即使發射的激光並非可見光,對人眼也可能有一定傷害。不同車輛的雷射雷達可能會相互干擾,影響感測器正常工作。

  使用純視覺解決方案的代表有特斯拉,其採用多攝像頭方案,即通過安裝三個不同焦距的攝像頭來實現視覺感知。但這種方案依賴於單目攝像頭的深度估計演算法來計算物體的距離,儘管演算法在不斷優化,但在某些複雜場景下,仍可能出現誤判的情況。

  “相比之下,仿生眼雙目視覺方案則具有天然的優勢。”張曉林介紹說,雙目視覺通過類比人類雙眼的視覺機制,能夠直接獲取物體的深度資訊,其精度和可靠性都比單目視覺方案更高。這是因為雙目視覺在獲取圖像資訊時,多了一個維度,資訊量呈指數級增長。就好比人類的眼睛,通過雙眼的協同工作,能夠準確地判斷物體的距離,而不是僅僅依靠複雜的計算預估。這種立體視覺的優勢在自動駕駛場景中尤為明顯,能夠更好地保障車輛的安全行駛。

  對於人形機器人而言,目前使用雙目相機以及ToF相機可以滿足在近距離室內場景的工作需求,但當人形機器人進入室外環境時,固定雙目的測距精度低,ToF相機的強光環境失效等原因會導致視覺系統失靈。仿生眼能夠模擬人類眼睛的視覺感知機制,提供更接近人類視覺的感知能力,從而幫助機器人更好地適應複雜的環境。

  近年來,仿生眼技術已在智慧質檢、物流分揀等工業機器人領域,醫療手術、家庭陪護等服務機器人領域,以及特種機器人領域落地應用,推動機器人從“單一功能”向“智能協作”演進。

  為推動仿生眼產業化,張曉林於2016年帶領團隊創辦了安徽愛觀視覺科技有限公司。公司現階段擁有仿生視覺感測器、視覺晶片、軌道交通、機器人、影視文旅等五大業務板塊。記者瞭解到,公司在軌道交通弓網解決方案方面已成為上海地鐵最大供應商,全年訂單額近1億元,全國其他地區市場即將鋪開。

  張曉林團隊研發的“仿生眼”,是具有腦幹、小腦、中腦、大腦整體功能的智慧仿生系統。2023年,愛觀視覺與中國科學院上海微系統與資訊技術研究所共同研發了“曉晰X1”晶片,將算力集中在“腦幹”,將助力可動眼的精準控制、快速回應,以及高清度視覺信號捕捉和高穩定處理;2024年,推出了人形機器人“小黑”,其搭載的六自由度仿生眼睛,可以實現人眼具備的大部分運動及基礎視覺功能。

  從人形機器人產業鏈來看,宇樹科技、雲深處科技,以及美國的波士頓動力公司等在人形機器人的肢體控制上已取得出色成果。

  “產業上的合作尚未達成,未來,仿生眼視覺與人形機器人身體各部位如何協同,對我們來說既是挑戰,也是機遇。”張曉林說。

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